Fluid Mechanics and Acoustics Laboratory - UMR 5509

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
France


Supervisory authorities

Our partners




Home > News > Thesis defense > 2018 thesis denfense

PhD defense ECL

Pierre Pineau

Vendredi 30 novembre 2018 à 14h00, ECL, Amphi 202, 14h

Pierre Pineau

Étude numérique de la production et de la propagation d’ondes non linéaires dans les jets supersoniques

Jury
- Christophe Bogey, Directeur de recherche CNRS, École Centrale de Lyon, Directeur de thèse
- Virginie Daru, Maître de conférences, Arts et Métiers ParisTech, Examinatrice
- Francesco Grasso, Professeur, CNAM, Président du jury
- Taku Nonomura, Professeur, Tohoku University, Rapporteur
- Dimitri Papamoschou, Professeur, University of California Irvine, Rapporteur
- François Vuillot, Ingénieur de recherche, ONERA, Examinateur

Résumé
Dans ce travail de thèse, les mécanismes à l’origine de la formation des chocs associés à la perception de crackle proche de jets supersoniques axisymétriques sont étudiés à l’aide de simulations numériques. Dans ces simulations, les équations de Navier-Stokes instationnaires et compressibles sont résolues en coordonnées cylindriques à l’aide de différences finies d’ordre élevé peu dissipatives et peu dispersives.

Quatre jets temporels à des nombres de Mach de 2 et 3 et à des nombres de Reynolds compris entre 3125 et 50000 sont simulés dans un premier temps. Des ondes acoustiques de forte amplitude présentant d’importants gradients de pression sont mises en évidence à proximité des jets. Elles se forment par un mécanisme de raidissement à la source qui est étudié par le calcul de moyennes conditionnelles synchronisées autour des pics de pression en champ proche. Ces moyennes montrent un lien direct entre ces ondes non linéaires et la convection de structures cohérentes à des
vitesses supersoniques dans les couches de mélange.

L’influence de la température sur la formation de ces ondes est examinée dans un second temps par le calcul de cinq jets temporels à des rapports de température de 1, 2 et 4, et à des nombres de Mach acoustique compris entre 2 et 4. À vitesse d’éjection constante, les niveaux de bruit produits par les jets chauds sont moins élevés que ceux du jet isotherme, mais les ondes non linéaires qu’ils rayonnent sont peu affectées par une hausse de température. À nombre de Mach constant, les niveaux augmentent avec la température, de même que l’asymétrie des fluctuations de pression, traduisant un renforcement du caractère non linéaire des ondes rayonnées. Ces variations pourraient être dues à celles de la vitesse de convection des structures cohérentes, qui augmente de façon significative avec la température lorsque le nombre de Mach est constant, mais diminue légèrement à vitesse constante.

Finalement, trois simulations de jets spatiaux isothermes et chauds à un nombre de Mach acoustique de 2 et à des nombres de Reynolds de 12500 et 50000 sont mises en \oe uvre. Des ondes de Mach présentant d’importants gradients de pression sont visibles au voisinage direct des jets. La formation de ces ondes est liée, comme dans le cas des jets temporels, à la convection supersonique de structures cohérentes dans les couches de mélange. Le champ lointain acoustique est enfin déterminé par des méthodes d’extrapolation linéaire et non linéaire. Lorsque la propagation est non linéaire, un raidissement additionnel des fronts d’onde est constaté en champ lointain.

Agenda

Ajouter un événement iCal